数控车实训指导书

数控车实训指导书数控教研室长春工业大学工程训练中心2010年1月一、实训目的1、了解数控车床的组成及工作原理。

2、掌握数控车床的手工编程方法。

3、熟悉数控车床CAM软件的使用方法。

4、了解数控车床加工的工艺过程。

二、实训内容1、简单零件的手工编程。

2、数控车CAM软件的自动编程。

3、讲解数控车床的组成及功用，演示其操作过程。

4、在教师的指导下将程序传输到数控车床进行加工。

三、实训设备1、数控车床15台。

2、由40台计算机构成的局域网一个。

四、实训注意事项及要求1、使用机床前必须仔细阅读“数控车床安全操作规程”和“数控车床操作说明书”。

2、程序模拟运行完毕后，必须经指导教师检查，方可进行加工。

3、实验中如遇不懂情况，应及时向指导教师请教，切勿鲁莽行事。

4、加工过程中如遇紧急情况，应马上按下急停开关，然后请指导教师处理。

5、机床运转过程中，不准擅离机床。

五、数控车床加工简介数控车床又称为CNC（Computer Numerical Control）车床，即计算机数字控制车床。

数控车床由数控系统和机床本体构成，数控系统由控制电源、轴伺服控制器、主机、轴编码器（X、Z、主轴）、显示器等构成。

机床本体由床身、电动机、主轴箱、电动回转刀架、进给传动系统、冷却系统、润滑系统、安全保护系统等构成。

普通车床是靠手工操作车床来完成各种切削加工，而数控车床是将编制好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过控制车床X、Z坐标轴的伺服电机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，自动完成各种零件的加工。

此外，数控车床采用电动刀架可实现自动换刀，并采用系统自动润滑和各轴限位安全保护。

特点：1、加工精度高、稳定性好。

因为数控机床是按照预先编制好的程序单自动加工，消除了操作者人为的操作误差，而且还可以通过数控系统进行矫正和补偿，因此可以获得比机床本身精度还要高的加工精度和重复定位精度。

2、灵活、通用，可以完成普通机床上不能完成的复杂曲面的加工。

因此在数控机床在航天、造船、模具等加工业中得到广泛应用。

3、自动化程度高、生产效率高。

尤其是对复杂精密零件的加工，效率可以提高十几倍甚至几十倍。

数控车床原理示意图4、可以实现一机多用。

一些数控机床实现了多种切削（如钻、铣、镗）合一，加上刀库、自动换刀系统够成加工中心，如果配置数控转台，则可以实现一次安装、多面加工，这时一台数控机床可以代替5-7台普通机床，并节省了厂房面积。

5、结构复杂、维修困难、价格昂贵。

分类：按工艺用途分：a)普通数控机床一般指在加工工艺过程中的一个工序上实现数字控制的自动化机床，如数控车、数控铣等等。

普通数控机床在自动化程度上还不够完善。

b)加工中心加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。

它将多个工种组合在一起，可分为立式加工中心和卧式加工中心等。

按运动方式分类（1）点位控制系统是指控制系统只控制刀具或机床工作台从一点准确地移动到另一点。

（2）点位直线控制系统不仅控制刀具或工作台从一点准确地移动到另一点，而且保证在两点之间的运动轨迹是一条直线的控制系统。

（3）轮廓控制系统也称连续控制系统，是指数控系统能够对两个或两个以上的坐标轴同时进行严格连续控制的系统。

按控制方式分类（1）开环控制系统开环控制系统是指不带反馈装置的控制系统。

（2）半闭环控制系统半闭环控制系统是在开环控制系统的司服机构中装有角位移检测装置，由于将移动部件的传动丝杠螺母机构不包括在闭环之内，所以传动丝杠螺母机构的误差仍会影响移动部件的位移精度。

（3）闭环控制系统闭环控制系统是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置，因此精度较高。

加工范围：除了可以完成普通车床能够加工的回转体零件以外，还可以加工各种形状复杂的曲面，各种锥螺纹、变螺距螺纹等。

六、数控车床加工工艺制定方法在数控车床上加工零件时，应遵循如下工艺原则：1、选择适合在数控车床上加工的零件。

2、分析被加工零件图样。

3、明确加工内容和技术要求。

4、设定坐标系。

5、制定加工工艺路线。

应考虑加工起始点位置，起始点一般也作为加工结束的终点，起始点应便于检查和装夹工件；应考虑粗车、半精车、精车路线，在保证零件加工精度和表面粗糙度的前提下，尽可能以最少的进给路线完成零件的加工，缩短单件的加工时间；应考虑换刀点的位置，换刀点位置的选择应考虑换刀过程中不发生干涉现象，且换刀路线尽可能短。

加工起始点和换刀点可选同一点，也可不同。

4、选择合理的切削用量。

在加工过程中，应根据零件的精度要求、材料来选择合理的主轴转速、进给速度和切削深度。

7、选择合适的刀具。

根据加工零件的材料、形状和表面精度要求，选择合适的刀具进行加工。

8、编制加工程序，检验调试，完成零件加工。

七、数控车床坐标系的设定在编写工件的加工程序时，首先要设定坐标系。

1、机床坐标系的设定对于数控车床，我们要了解以下概念：机床参考点：是指机床X轴正方向和Z轴正方向的一个极限点。

该点在机床制造厂出厂时已调试好，并将数据已输入到数控系统中。

机床坐标系：是根据机床参考点建立起来的X、Z轴二维坐标系。

Z轴与主轴方向平行，为纵向进刀方向；X轴与主轴垂直，为横向进刀方向。

数控机床开机时，必须先确定机床参考点，我们也称其为机床刀台回零的操作。

只有机床参考点确定以后，车刀的移动才有了依据，否则，不仅编程没有基准，还会发生碰撞事故。

当完成返回机床参考点操作之后，即建立了机床坐标系。

2、工件坐标系的设定工件坐标系是用于确定工件上各几何要素的位置而建立的坐标系。

坐标原点就是工件原点。

数控车床的工件原点一般设在主轴线与工件右端面的交点处，既工件的右端面中心。

设定工件坐标系就是以工件原点为坐标原点，确定刀具移动的坐标值，工件各尺寸的坐标值都是相对工件原点而言的。

八、数控车床程序格式所谓程序格式，是指程序段书写规则，它包括程序名、程序段号、机床要求执行的各种功能、运动所需要的几何参数和工艺数据。

各指令顺序如下：O**N** G** X**（U**） Z**（W**） R** F** S** T**；M**；** 代表数字；O 程序名以O打头，由4位数指定；N 程序顺序号以N打头，可由5位数指定；G 准备功能，指令动作方式，范围00～99；X、Z 绝对坐标；（一般X代表直径）U、W 相对坐标，还表示加工余量等；R 圆弧半径，还表示退刀量等；F 进给量、螺纹导程；S 主轴功能，指定主轴转速；T 刀具功能，指定刀具和刀补；M 辅助功能；九、数控车床编程指令简介1、准备功能 G指令（1）快速定位指令G00指令格式 G00 X（U）＿Z（W）＿；（以下指令中X/U均表示直径）。

本指令是将刀具按机床的限速快速移动到所需位置，一般作为空行程运动。

例1 G00 X100 Z100；表示将刀具从当前位置快速移动到X100，Z100的位置上，见图1（X向刀具实际坐标为50）。

例2 G00 U-20；表示将刀具从当前位置向X的负方向快速移动10mm，见图2。

图1 图2表1 准备功能注：标有*的G代码为本数控系统通电后默认状态（2）直线插补指令G01指令格式：G01 X（U）＿Z（W）＿F＿；本指令是将刀具以F指定的进给量沿直线移动到所需位置，通常作为切削加工指令，在车床上用于加工外圆、端面、锥面等。

例3 G01 X100 Z100 F0.2；表示将刀具以0.2mm/r的速度从当前位置移动到X100 Z100的位置上，见图1：（3）圆弧插补指令G02，G03；指令格式： G02 X（U）＿Z（W）＿R＿F＿；（本机床 G02为逆时针，G03 X（U）＿Z（W）＿R＿F＿； G03为顺时针。

）本指令是将刀具以F指定的进给量沿半径R的圆弧移动到所需位置，用于加工圆弧面。

具体方向判别见图3：图3 图4例4 G03 X60 Z0 R30 F0.1；加工半径为30mm的顺时针圆弧，刀具以0.1mm/r的速度运动到X60，Z0的位置，见图4 圆弧1例5 G02 U40 W-20 R25 F0.1；加工逆时针圆弧，X方向实际的变化量为20mm，Z方向上的变化量为-20mm，见图4 圆弧2（4）螺纹切削 G32指令格式： G32 X（U）＿Z（W）＿F＿；F为螺纹导程（5）循环指令 G70、G71、G72、G92①纵向粗切削复循环 G71指令格式：G71 U＿R＿；G71 P＿Q＿U＿W＿F＿S＿T＿；U：切削深度（半径）R：退刀量P：加工路径的开始程序N号Q：加工路径的结束程序N号U：X向的加工余量（直径）W：Z向的加工余量路径程式中的F、S、T指令只在精加工中有效。

粗加工的F、S、T是以粗切削复循环的指令来指定或先前所指定。

（P所指定的程序段中不能指定Z坐标）例6 G71 U3 R2；G71 P10 Q50 U2 W1 F0.2 S400 T0101；表示用1号刀具粗加工棒料毛坯成A-B的形状，X向Z向各留1mm余量。

从A点到B加工路径的顺序号为：N10～N50，加工轨迹如图5所示。

图5②端面粗切削复循环 G72指令格式：G72 U＿R＿；G72 P＿Q＿U＿W＿F＿；功能同上指令G71，只是加工方向为X向。

③成型切削复循环指令格式： G73 U＿W＿R＿；G73 P＿Q＿U＿W＿F＿；U：X方向上总的退刀量W：Z方向上总的退刀量R：切削次数P：加工路径的开始程序N号Q：加工路径的结束程序N号U：X向的加工余量（直径）W：Z向的加工余量G73指令适合加工成型毛坯，它还可以向X的负方向循环切削。

④精切削复循环 G70指令格式： G70 P＿Q＿；在G71、G72、G73指令粗加工后使用，表示精切削P～Q的程序段,执行程序段中的F、S、T。

⑤螺纹切削固定循环 G92指令格式： G92 X（U）＿Z（W）＿R＿F＿；此循环为螺纹切削，在加工时根据实际情况需多次进刀，通过调整X的值来调整切削深度（X表示加工后的螺纹底径），R代表起始X值到终止X值的变化量（不写为直螺纹），F 为螺距。

例七：螺纹外径20mmG00 X25 Z2G92 X19.2 Z-30 F1；X18.8；X18.6；表示切削螺距1mm的直螺纹。

分3次进刀，每次切削深度分别为0.4mm、0.2mm、0.1mm。

2、辅助功能（M指令，见表2）调用子程序指令 M98指令格式： M98 P＿H＿L＿；P为调用子程序的程序号；H为子程序开始的顺序N号；L为调用次数。

4、主轴转速指令S指定机床转数，单位 r/min ，范围30～1600。

5、进给速度指令F在G98下为mm/min，在G99下为mm/r。

6、刀具指令T刀具指令T是进行刀具选择和刀具补偿的功能。

由4位数构成，前两位为工位号，后两位为刀补号。

刀补是对刀时刀具的补偿值。